CN109279797A - 一种粉煤灰基复合掺合料及其制备方法和应用 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种粉煤灰基复合掺合料及其制备方法和应用，属于建筑材料领域。本发明将石灰石经破碎、粉磨、颗粒分级得到石灰石微粉，再与粉煤灰混合得到复合掺合料。本发明制备的粉煤灰基复合掺合料可替代粉煤灰很好地应用于水泥混凝土建筑材料中，提高了石灰石资源化利用水平，降低了混凝土的生产成本。
Description
技术领域
本发明涉及建筑材料技术领域，特别涉及一种粉煤灰基复合掺合料及其制备方法和应用。
背景技术
粉煤灰为电厂煤粉炉烟道气体中收集的粉末，其化学成份主要是SiO2、A12O3、CaO、Fe2O3等。
石灰石的主要成分是方解石(CaCO3)，在骨料进行开采加工过程中会产生石灰石粉和石灰石屑。目前，由于石灰石粉收集较为繁琐，且无法进行后续的有效利用，因而商家会选择直接丢弃处理，造成石灰石资源的浪费和生态环境的污染。
因此，将粉煤灰和石灰石合理有效地回收利用，将具有巨大的经济和环境效益。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的在于提供一种粉煤灰基复合掺合料及其制备方法和应用。本发明以粉煤灰和石灰石为原材料制备粉煤灰基复合掺合料，所得掺合料可很好地应用于水泥混凝土等建筑材料，提高了石灰石资源化利用水平，降低了混凝土的生产成本。
为了实现上述发明目的，本发明提供以下技术方案：
本发明提供了一种粉煤灰基复合掺合料的制备方法，包括以下步骤：
(1)将石灰石烘干后进行破碎，得到破碎料；将所述破碎料进行粉磨，得到石灰石粉；所述破碎料的粒径小于4.75mm；
(2)将所述步骤(1)得到的石灰石粉进行颗粒分级，得到石灰石微粉；
(3)将所述步骤(2)得到的石灰石微粉与粉煤灰混合，得到粉煤灰基复合掺合料。
优选地，所述步骤(1)中粉磨的助磨剂为三乙醇胺；所述三乙醇胺的掺量为破碎料重量的0.02％～0.05％。
优选地，所述步骤(1)中石灰石粉的勃氏比表面积为500m2/kg～700m2/kg。
优选地，所述步骤(2)中颗粒分级在气流分级机中进行；所述气流分级机转子转速为2000r/min～3000r/min；所述石灰石微粉中位径D(50)≤6μm、CaO含量≥40％。
优选地，所述步骤(3)中石灰石微粉和粉煤灰的混合质量百分比为：石灰石微粉10％～40％、粉煤灰60％～90％。
优选地，所述步骤(3)中粉煤灰为符合国家标准GB/T1596《用于水泥和混凝土的粉煤灰》规定的Ⅱ级F类粉煤灰，且CaO含量≤8％。
本发明还提供上述技术方案所述制备方法制备的粉煤灰基复合掺合料。
本发明还提供上述技术方案所述粉煤灰基复合掺合料在水泥混凝土建筑材料中的应用。
优选地，所述粉煤灰基复合掺合料取代所述水泥混凝土中水泥质量的20％～40％。
本发明提供了一种粉煤灰基复合掺合料的制备方法。本发明将石灰石经破碎、粉磨、颗粒分级得到石灰石微粉，再与粉煤灰混合得到复合掺合料。本发明以粉煤灰和石灰石为原材料，制备得到粉煤灰基复合掺合料，且制备方法简单，容易操作。
本发明还提供了上述方案所述制备方法制备的粉煤灰基复合掺合料。实施例结果表明，当将本发明提供的粉煤灰基复合掺合料应用于水泥混凝土中时，由于复合掺合料中的粉煤灰、石灰石微粉和水泥混凝土中水泥的粒度分布不同，特别是在30μm以下差异显著，因而三种粉体混合后会相互填充颗粒之间的空隙，具有一定的“微集料效应”；与纯水泥相比，掺混了本申请提供的粉煤灰基复合掺合料的水泥，其胶砂流动度比为103％～107％，有一定的减水效果，对提高水泥的工作性能有利；与等掺量粉煤灰的水泥相比，其活性指数基本持平。本发明提供的粉煤灰基复合掺合料可替代粉煤灰很好地应用于水泥混凝土建筑材料中，提高了石灰石资源化利用水平，降低了混凝土的生产成本。
附图说明
图1为实施例1中标准水泥、粉煤灰、石灰石微粉三种粉体的粒度分布图。
具体实施方式
本发明提供了一种粉煤灰基复合掺合料的制备方法，包括以下步骤：
(1)将石灰石烘干后进行破碎，得到破碎料；将所述破碎料进行粉磨，得到石灰石粉；所述破碎料的粒径小于4.75mm；
(2)将所述步骤(1)得到的石灰石粉进行颗粒分级，得到石灰石微粉；
(3)将所述步骤(2)得到的石灰石微粉与粉煤灰混合，得到粉煤灰基复合掺合料。
本发明将石灰石烘干后进行破碎，得到破碎料；将所述破碎料进行粉磨，得到石灰石粉；所述破碎料的粒径小于4.75mm。本发明优选将石灰石烘干至水分小于1％；本发明对烘干的方法没有特殊要求，采用本领域熟知的烘干方法即可。本发明对破碎方法没有特殊要求，采用本领域熟知的破碎方法即可，在本发明具体实施例中，优选通过颚式破碎机对烘干的石灰石进行破碎。
在本发明中，所述粉磨的助磨剂优选为三乙醇胺；所述三乙醇胺的掺量优选为破碎料重量的0.02％～0.05％，更优选为0.03％。本发明在所述粉磨过程中加入一定量的助磨剂，从而提高粉磨效率和粉磨效果。本发明优选使用球磨机对所述破碎料进行粉磨。
在本发明中，所述石灰石粉的勃氏比表面积优选为500m2/kg～700m2/kg，更优选为600m2/kg～700m2/kg。
得到石灰石粉以后，本发明将所述石灰石粉进行颗粒分级，得到石灰石微粉。在本发明中，所述颗粒分级优选在气流分级机中进行；所述气流分级机转子转速优选为2000r/min～3000r/min，更优选为2500r/min；所述石灰石微粉优选中位径D(50)≤6μm、CaO含量≥40％。
得到石灰石微粉以后，本发明将所述石灰石微粉与粉煤灰混合，得到粉煤灰基复合掺合料。本发明对所述混合的方式没有特殊要求，保证石灰石微粉和粉煤灰混合均匀即可。
在本发明中，所述石灰石微粉和粉煤灰的混合质量百分比优选为：石灰石微粉10％～40％、粉煤灰60％～90％。在本发明中，所述粉煤灰优选为符合国家标准GB/T1596《用于水泥和混凝土的粉煤灰》规定的Ⅱ级F类粉煤灰，且CaO含量≤8％。在本发明中，所述石灰石微粉、粉煤灰可与水泥形成一定的“微集料效应”。
本发明提供了上述技术方案所述的制备方法制备的粉煤灰基复合掺合料。本发明提供的粉煤灰基复合掺合料掺混于水泥中，有一定的减水效果，对提高水泥的工作性能有利；与等掺量粉煤灰的水泥相比，其活性指数基本持平。
本发明提供了上述技术方案所述的粉煤灰基复合掺合料在水泥混凝土建筑材料中的应用。在本发明中，所述水泥混凝土优选为大体积混凝土、中低强度泵送混凝土及自密实混凝土，还可包括其他类型混凝土。当将发明的粉煤灰基复合掺合料应用于水泥混凝土中时，所述粉煤灰基复合掺合料优选取代所述水泥混凝土中水泥质量的20％～40％。
下面结合实施例对本发明提供的粉煤灰基复合掺合料及其制备方法和应用进行详细的说明，但是不能把它们理解为对本发明保护范围的限定。
实施例1
1)以某电厂符合国家标准GB/T1596《用于水泥和混凝土的粉煤灰》规定的Ⅱ级F类粉煤灰为原料，其化学成分见表1，主要技术指标如下：
粉煤灰的勃氏比表面积为290m2/kg，其密度为2.23g/cm3，中位径D(50)为35.052μm；
表1粉煤灰的化学组成
2)石灰石烘干至水分小于1％、通过颚式破碎机破碎至粒径小于4.75mm以下、通过球磨机进行粉磨(5kg/磨)制备出石灰石粉，粉磨过程中加入三乙醇胺助磨剂，掺量为0.03％；制得勃氏比表面积为670m2/kg的石灰石粉，密度2.61g/cm3，化学组成见表2；
表2石灰石粉的化学组成
3)将石灰石粉通过螺旋给料机送入气流分级机进行分级，分级机转子转速控制在2500r/min，制备出石灰石微粉；其中位径D(50)为5.1μm；
4)将上述步骤制得的石灰石微粉等质量取代粉煤灰10％，并混合均匀，即得粉煤灰基复合掺合料。
效果检测：
1)粒度检测：分别测试标准水泥、粉煤灰、石灰石微粉三种粉体的粒度分布，测试结果见图1。
从图1可以看出，标准水泥、粉煤灰与石灰石微粉三种粉体粒度分布不同，特别是在30μm以下差异较显著，三种粉体混合后相互填充颗粒之间的空隙，故具有一定的“微集料效应”，该效应可对复合掺合料在水泥混凝土中应用时表现出一定的减水和增强效果。
2)性能检测：将上述制备的粉煤灰基复合掺合料等质量取代标准水泥30％，依据国家标准GB/T1596《用于水泥和混凝土的粉煤灰》进行性能试验，水胶比0.5，砂胶比3，标准水泥化学组成见表3，其配合比与试验结果见表4。
表3标准水泥的化学组成
实施例2
1)原材料和粉煤灰基复合掺合料制备方法参考实施例1；
2)将石灰石微粉等质量取代粉煤灰20％，并混合均匀，即得粉煤灰基复合掺合料。
性能测试参考实施例1，试验结果见表4。
实施例3
1)原材料和粉煤灰基复合掺合料制备方法参考实施例1；
2)将石灰石微粉等质量取代粉煤灰30％，并混合均匀，即得粉煤灰基复合掺合料。
性能测试参考实施例1，试验结果见表4。
实施例4
1)原材料和粉煤灰基复合掺合料制备方法参考实施例1；
2)将石灰石微粉等质量取代粉煤灰40％，并混合均匀，即得粉煤灰基复合掺合料。
性能测试参考实施例1，试验结果见表4。
对比例1
以不做额外掺混的标准水泥作为对比例，标准水泥的化学组成同实施例1，对标准水泥的测试结果见表4。
对比例2
与等掺量粉煤灰的水泥作为对比例，粉煤灰的技术指标和化学组成同实施例1，对等掺量粉煤灰的水泥的测试结果见表4。
表4实施例与对比例试验结果
从表4可以看出：与纯水泥相比，实施例1～4掺混了粉煤灰基复合掺合料的水泥，其胶砂流动度比在103％～107％之间，有一定的减水效果，对提高其工作性能有利；与等掺量粉煤灰的水泥相比，其活性指数基本持平。因此，本发明所述复合掺合料可替代粉煤灰应用于水泥混凝土等建筑材料，特别适合作为掺合料应用于大体积混凝土、中低强度泵送混凝土及自密实混凝土等混凝土工程，同时提高了石灰石粉资源化利用水平，降低了混凝土的生产成本。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
Claims (9)
1.一种粉煤灰基复合掺合料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)将石灰石烘干后进行破碎，得到破碎料；将所述破碎料进行粉磨，得到石灰石粉；所述破碎料的粒径小于4.75mm；
(2)将所述步骤(1)得到的石灰石粉进行颗粒分级，得到石灰石微粉；
(3)将所述步骤(2)得到的石灰石微粉与粉煤灰混合，得到粉煤灰基复合掺合料。
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述步骤(1)中粉磨的助磨剂为三乙醇胺；所述三乙醇胺的掺量为破碎料重量的0.02％～0.05％。
3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述步骤(1)中石灰石粉的勃氏比表面积为500m2/kg～700m2/kg。
4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述步骤(2)中颗粒分级在气流分级机中进行；所述气流分级机转子转速为2000r/min～3000r/min；所述石灰石微粉中位径D(50)≤6μm、CaO含量≥40％。
5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述步骤(3)中石灰石微粉和粉煤灰的混合质量百分比为：石灰石微粉10％～40％、粉煤灰60％～90％。
6.根据权利要求1或5所述的制备方法，其特征在于，所述步骤(3)中粉煤灰为符合国家标准GB/T1596《用于水泥和混凝土的粉煤灰》规定的Ⅱ级F类粉煤灰，且CaO含量≤8％。
7.权利要求1～6任一项所述制备方法制备的粉煤灰基复合掺合料。
8.权利要求7所述的粉煤灰基复合掺合料在水泥混凝土建筑材料中的应用。
9.根据权利要求8所述的应用，其特征在于，所述粉煤灰基复合掺合料取代所述水泥混凝土中水泥质量的20％～40％。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication | ||
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Application publication date: 20190129 |